Describe los mecanismos primarios por los cuales las células importan y exportan macromoléculas
Además de mover pequeños iones y moléculas a través de la membrana, las células también necesitan eliminar y tomar moléculas y partículas más grandes. Algunas células son incluso capaces de envolver microorganismos unicelulares enteros. Es posible que haya hipotetizado correctamente que la absorción y liberación de partículas grandes por la célula requiere energía. Una partícula grande, sin embargo, no puede pasar a través de la membrana, incluso con energía suministrada por la célula.,
Hay dos mecanismos principales que transportan estas partículas grandes: la endocitosis y la exocitosis.
objetivos de aprendizaje
- describir la endocitosis e identificar diferentes variedades de importación, incluyendo fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores
- Identificar los pasos de la exocitosis
endocitosis
la endocitosis es un tipo de transporte activo que mueve partículas, como moléculas grandes, partes de células e incluso células enteras, hacia una célula., Hay diferentes variaciones de la endocitosis, pero todos comparten una característica común: la membrana plasmática de la célula invagina, formando un bolsillo alrededor de la partícula objetivo. El bolsillo se pellizca, lo que resulta en que la partícula está contenida en una vesícula intracelular de nueva creación formada a partir de la membrana plasmática.
la Fagocitosis
la Figura 1. En la fagocitosis, la membrana celular rodea la partícula y la envuelve., (crédito: Mariana Ruiz Villareal)
la fagocitosis (la condición de «comer células») es el proceso por el cual las partículas grandes, como las células o partículas relativamente grandes, son absorbidas por una célula. Por ejemplo, cuando los microorganismos invaden el cuerpo humano, un tipo de glóbulo blanco llamado neutrófilo eliminará a los invasores a través de este proceso, rodeando y envolviendo al microorganismo, que luego es destruido por el neutrófilo (Figura 1).,
en preparación para la fagocitosis, una porción de la superficie hacia adentro de la membrana plasmática se recubre con una proteína llamada clatrina, que estabiliza esta sección de la membrana. La porción recubierta de la membrana se extiende desde el cuerpo de la célula y rodea la partícula, finalmente encerrándola. Una vez que la vesícula que contiene la partícula está encerrada dentro de la célula, la clatrina se desactiva de la membrana y la vesícula se fusiona con un lisosoma para la descomposición del material en el compartimiento recién formado (endosoma)., Cuando se han extraído nutrientes accesibles de la degradación del contenido vesicular, el endosoma recién formado se fusiona con la membrana plasmática y libera su contenido en el fluido extracelular. La membrana endosomal vuelve a formar parte de la membrana plasmática.
Pinocitosis
la Figura 2. En la pinocitosis, la membrana celular invagina, rodea un pequeño volumen de líquido y se pellizca. (crédito: Mariana Ruiz Villareal)
una variación de la endocitosis se llama pinocitosis., Esto significa literalmente «bebida celular» y fue nombrado en un momento en que la suposición era que la célula estaba tomando a propósito en el líquido extracelular. En realidad, este es un proceso que toma moléculas, incluido el agua, que la célula necesita del fluido extracelular. La pinocitosis resulta en una vesícula mucho más pequeña que la fagocitosis, y la vesícula no necesita fusionarse con un lisosoma (Figura 2).
una variación de la pinocitosis se llama potocitosis., Este proceso utiliza una proteína de recubrimiento, llamada caveolina, en el lado citoplasmático de la membrana plasmática, que realiza una función similar a la clatrina. Las cavidades en la membrana plasmática que forman las vacuolas tienen receptores de membrana y balsas lipídicas además de caveolina.
las vacuolas o vesículas formadas en caveolas (caveola singular) son más pequeñas que las de la pinocitosis. La potocitosis se utiliza para traer pequeñas moléculas a la célula y para transportar estas moléculas a través de la célula para su liberación en el otro lado de la célula, un proceso llamado transcitosis.,
endocitosis mediada por receptores
Figura 3. En la endocitosis mediada por receptores, la absorción de sustancias por la célula se dirige a un solo tipo de sustancia que se une al receptor en la superficie externa de la membrana celular. (crédito: modificación del trabajo de Mariana Ruiz Villareal)
una variación dirigida de la endocitosis emplea proteínas receptoras en la membrana plasmática que tienen una afinidad de unión específica para ciertas sustancias (Figura 3).,
en la endocitosis mediada por receptores, como en la fagocitosis, la clatrina se une al lado citoplasmático de la membrana plasmática. Si la absorción de un compuesto depende de la endocitosis mediada por el receptor y el proceso es ineficaz, el material no se eliminará de los fluidos tisulares o la sangre. En cambio, permanecerá en esos líquidos y aumentará su concentración.
algunas enfermedades humanas son causadas por el fracaso de la endocitosis mediada por receptores., Por ejemplo, la forma de colesterol denominada lipoproteína de baja densidad o LDL (también conocido como colesterol «malo») se elimina de la sangre por endocitosis mediada por receptores. En la enfermedad genética humana hipercolesterolemia familiar, los receptores de LDL son defectuosos o faltan por completo. Las personas con esta afección tienen niveles de colesterol en la sangre que ponen en peligro la vida, porque sus células no pueden eliminar las partículas de LDL de la sangre.,
aunque la endocitosis mediada por receptores está diseñada para llevar a la célula sustancias específicas que normalmente se encuentran en el líquido extracelular, otras sustancias pueden entrar en la célula en el mismo sitio. Los virus de la gripe, la difteria y la toxina del cólera tienen sitios que reaccionan de forma cruzada con los sitios normales de unión a los receptores y entran en las células.
exocitosis
el proceso inverso de mover material a una célula es el proceso de exocitosis., La exocitosis es lo contrario de los procesos discutidos en la última sección EN que su propósito es expulsar el material de la célula hacia el líquido extracelular. El material de desecho está envuelto en una membrana y se fusiona con el interior de la membrana plasmática. Esta fusión abre la envoltura membranosa en el exterior de la célula, y el material de desecho es expulsado hacia el espacio extracelular (Figura 4)., Otros ejemplos de células que liberan moléculas a través de la exocitosis incluyen la secreción de proteínas de la matriz extracelular y la secreción de neurotransmisores en la hendidura sináptica por las vesículas sinápticas.
la Figura 4. En la exocitosis, las vesículas que contienen sustancias se fusionan con la membrana plasmática. El contenido se libera al exterior de la célula., (crédito: modificación del trabajo de Mariana Ruiz Villareal)
un resumen de los métodos de transporte celular discutidos se encuentra en la tabla 1, que también incluye los requerimientos energéticos y materiales transportados por cada uno.
| la Tabla 1.,is | Active | Large macromolecules, whole cells, or cellular structures | ||
|---|---|---|---|---|
| Pinocytosis and potocytosis | Active | Small molecules (liquids/water) | ||
| Receptor-mediated endocytosis | Active | Large quantities of macromolecules | ||
| Exocytosis | Active | Waste materials, proteins for the extracellular matrix, neurotransmitters | ||
In Summary: Endocytosis and Exocytosis
Cells perform three main types of endocytosis., La fagocitosis es el proceso por el cual las células ingieren partículas grandes, incluyendo otras células, encerrando las partículas en una extensión de la membrana celular y brotando de una nueva vesícula. Durante la pinocitosis, las células absorben moléculas como el agua del líquido extracelular. Por último, la endocitosis mediada por receptores es una versión dirigida de la endocitosis en la que las proteínas receptoras de la membrana plasmática garantizan que solo se introduzcan en la célula sustancias específicas dirigidas.
la exocitosis en muchos sentidos es el proceso inverso de la endocitosis., Aquí las células expulsan el material a través de la fusión de las vesículas con la membrana plasmática y el posterior vertido de su contenido en el fluido extracelular.
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